Cuprul și aliajele sale - materiale didactice

Cuprul și aliajele sale

Cuprul se referă la metalele din grupa feroasă, cele mai utilizate pe scară largă în industrie. Numărul de serie al cuprului în sistemul periodic D. I. Mendeleeva - 29, greutate atomică A = 63,57. Cuprul are o rețea cubică cu fețe centrate (fcc) cu o perioadă a = 3,607 Â. cupru Greutate specifică g = 8,94 g / cm3 Temperatura de topire - 1083 0 C. cupru pur are căldură mare - și conductivitate electrică. Rezistivitatea electrică de cupru mO 0,0175 × m, l = conductivitate termică de 395 W / (m x °). Sre Rezistența la întindere = 200 250 MPa, duritate HB 85 115, elongație d = 50%, raportul de contracție y = 75%.

Cupru - un metal nemagnetic. Are o bună prelucrabilitate: presiune prelucrată, prin tăiere, șlefuiește ușor, bine sudate și sudate, are o rezistență ridicată la coroziune. cerere principal - industria electrotehnica.

Conductivitatea cuprului este mult redusă în prezența unor cantități chiar foarte mici de impurități. De aceea, ca materialul conductor este utilizat în principal într-un cupru foarte pur M00 (99,99%), cupru electrolitic M0 (99,95%), M1 (99,9%). Timbrelor M2 cupru tehnic (99,7%), M3 (99,5%), M4 (99,0%).

În funcție de proprietățile mecanice distinge cupru solid, ecruisate (MT) și cupru moale, recopt (MM).

impuritățile nocive din cupru sunt bismut, plumb, sulf și oxigen. Acțiunea de bismut și plumb este similar cu acțiunea sulfului din oțel; ele formează eutectic cu punct de topire scăzut de cupru, care sunt situate de-a lungul limitei grăunților, ceea ce duce la distrugerea cuprului la tratamentul acesteia presiune într-o stare fierbinte (punct de topire eutectic respectiv 270 0 C și 326 0 C).

Sulf și oxigen reduce ductilitatea cuprului datorită formării de compuși chimici casant Cu2 Cu2 O și S.

Deoarece materialul structural este cupru pur tehnic, este rar utilizat deoarece are proprietăți de rezistență scăzute, duritate. Principalele materiale structurale sunt aliaje pe bază de cupru sunt alama si bronz. Pentru marcarea aliajelor de cupru, utilizând următoarea literă a elementelor de aliere:

• O - staniu; C - zinc; X - crom;
• F - fier; H - nichel; C - plumb;
• K - siliciu; A - aluminiu; F - fosfor;
• Mc - mangan; Mg - magneziu; B - beriliu.

Alama - un aliaj de cupru, în care elementul principal de aliere este zincul.

În funcție de conținutul de zinc alamă aplicații industriale sunt:

1. Monofazată a - alamă care conține până la 39% din zinc (aceasta este solubilitatea zincului în cupru);
2. bifazică (a + b |) - alamă conținând până la 46% zinc;
3. singura faza b | - alamă care conține 50% zinc.

Prin singură fază a - L96 includ alama (Tombak), L80 (polutompak) L68 are cea mai mare ductilitate (d = 56%). Două faze (a + b |) - L59 și L60 timbre alamă au mai puțin ductilitate în frig, dar rezistență ridicată și rezistență la uzură. Fază unică după recoacere au EOA = 250. 350 MPa d = (50. 56)%, bifazic - 400 = EOA 450 MPa d = (35. 40%).

Pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice și rezistența la coroziune a alamei poate fi aliat cu staniu, aluminiu, mangan, siliciu, nichel, fier și altele.

Introducerea elementelor de aliere (cu excepția nichel) scade solubilitatea zincului în cupru contribuie la formarea și b | - faza, astfel încât o astfel de alamă adesea bifazică (a + b |). Nichel crește solubilitatea zincului în cupru și alamă suficient conținutul său devine o singură fază a două faze. Plumb facilitează prelucrabilitate și proprietăți îmbunătățite anti-frecare. Rezistența la coroziune este crescut Al, Zn, Si, Mn, Ni, Sn.

În domeniul construcțiilor navale marine aplicate staniu "mare" de aramă, de exemplu, LO70-1 (70% Cu, 1% Sn, 29% Zn). Este utilizat pentru fabricarea tuburilor condensatorului, piese de echipament termotehnic.

Aluminiu alama este utilizat pentru fabricarea tuburilor condensatorului, rezervoare, bucșe, precum și pentru fabricarea pieselor rezistente la coroziune care funcționează în apa de mare. Timbre alama: LA77-2, LAZH60-1-1, LAN59-3-2 (în mașini electrice în domeniul ingineriei chimice.). LANKMts75-2-2,5-0,5-0,5 alama produc tevi weldless rotunde pentru tuburi manometrice de producție și arcuri în dispozitive de clasa inalta precizie. Cu întărire și îmbătrânire EOA atinge 700 MPa.

alamă mangan pe lângă proprietățile mecanice și de proces bun (presiunea prelucrată în stare rece și la cald) au o rezistență ridicată la coroziune în apa de mare, clorură și abur supraîncălzit. LMts alama 58-2 și LMtsA 03/01/57 sunt utilizate în principal pentru producția de fitinguri organe de asamblare.

Silicios caracterizat prin alamă cu rezistență mare (până la 640 MPa Sre), ductilitate și duritatea la minus 183 0 C. LK80-3 alama este utilizat pentru fabricarea de fitinguri, piese de dispozitive în inginerie mecanică generală și construcția de nave.

alamă Leaded prelucrate perfect prin tăiere, și au proprietăți ridicate antifrictiune. alamă LS60-1, LS59-1 utilizate pentru fabricarea de elemente de fixare. unelte, bucșe.

Nichel alamă a îmbunătățit mecanic (EOA la 785 MPa) și corozive, presurizat prelucrată în stare rece și la cald. LN65-5 alama este utilizat pentru producerea de tuburi manometrice și condensator, diferite tipuri de oțel.

Turnarea de alamă conțin aceleași elemente ca presiunea din alamă prelucrată; din ultima turnare se distinge de regulă, mai mult de dopaj de zinc și alte metale. Prin urmare, ele au caracteristici bune de turnare.

Bronzurile - un aliaj de cupru cu staniu, aluminiu, siliciu și alte elemente.

Piese turnate de bronz marcate alama turnate analog. De exemplu, bronz Br06Ts3N6 conține 6% Sn, 3% Zn, 6% Pb, 85% Cu.

Bronz comparativ cu alamă au mai bune, proprietăți mecanice antifricțiune și rezistența la coroziune.

Pentru a realiza omogenizarea se realizează aliajele ductilitate la temperaturi de 700 ... 750 0 C, cu răcire rapidă. Tensiunile reziduale sunt îndepărtate prin recoacere la 550 0 C.

Tin bronzurile Br0F7-0.2 deformabil, BrOTsS4-4-4, BrOTs4-3 și altele au o putere mai mare, elasticitate, rezistența la oboseală decât turnare. Acestea sunt utilizate pentru fabricarea de lagare de alunecare, angrenaje, tuburi de control - măsurare și alte dispozitive, arcuri manometrice etc.

Turnarea de bronz staniu. Comparativ cu deformabil ele conțin cantități mari de elemente de aliere au o fluiditate mai mică, o contracție liniară scăzută sunt predispuse la formarea de porozitate contracție. Bronz BrOZTs7S5N, BrO10F1, BrO6Ts6S3, BrO5S25 și altele sunt folosite pentru fabricarea de accesorii, care lucrează în apă și abur, rulmenți, roți dințate, bucse.

bronzuri din aluminiu au proprietăți mecanice ridicate anticorozive, turnabilitate, tendință scăzută de segregare dendritice. Datorită contracției mari este dificil de a obține un complex piese turnate în formă. Ele sunt rezistente la frig, non-magnetice, nu dau o scânteie la impact. Pentru o rezistență la coroziune superioară de bronz alamă și staniu.

Aluminiu este solubil în cupru, pentru a forma un - soluție solidă substituțională cu o limită de solubilitate de 9,4%. La un conținut mai ridicat de structura eutectoid apare (a + g |); g | - intermetalice Su32 Al9.

Monofazată BrA5 bronz, BrA7 au bună ductilitate și sunt deformabile. Ei au cea mai bună combinație de rezistență și ductilitate: SB = 400 450 MPa, d = 60%.

bronz cu doua faze (a + g |) au o rezistență crescută până la 600 MPa, dar ductilitate inferior semnificativ d = (35. 45)%. Aceste aliaje sunt întărite prin tratament termic și în dopate Fe, Ni, Mn.

Iron macina cereale și crește proprietățile mecanice și frecările bronz aluminiu. Nichelul îmbunătățește proprietățile mecanice și rezistența la uzură și rezistență la coroziune a temperaturii de recristalizare. Manganul îmbunătățește proprietățile tehnologice și de coroziune.

BrAZhN10-4-4 bronz, BrAZhMts10-3-1-5 et al. Folosit pentru fabricarea de roți dințate, piese ale turbinelor, scaune de supape și alte componente care funcționează în condiții de uzură severe la temperaturi ridicate de până la 400 0 C, carcase de pompe, cutii de supape și colab.

Calirea se efectuează cu o temperatură de 950 0 C, apoi bronzul maturat la 250-300 0 C timp de 2 3 ore.

Silicon de bronz sunt utilizate ca înlocuitori pentru bronz staniu. Până la 3% siliciu dizolvat în cupru și formează o singură fază o soluție solidă. La un conținut mai ridicat de siliciu pare dur și fragil g faze. Nichel și mangan îmbunătățește proprietățile mecanice și coroziune. Ei nu pierd plasticitate la temperaturi scăzute, bine sudate, manipulate presiune, scânteile non-magnetice și nu permit la impact. Acestea sunt utilizate pentru piese de operare până la 500 0 C și în medii dure (, apa de mare proaspete).

BrKN1-3 bronz, BrKMts3-1 utilizate pentru arcuri producătoare, piese antifricțiune și alte evaporatoare.

bronz Beriliu. 2. Conține 2,5% Be. Aceste aliaje sunt întărite prin tratament termic. Rezerva de solubilitate beriliu în cupru la 866 0 C este de 2,7%, la 600 0 C - 1,5%, iar la 300 0 C, 0,2%. Calirea se efectuează la 760 ... 800 0 C în apă și îmbătrânire la 300 0 C timp de 3 h. Aliajul este întărită prin precipitarea particulelor de fază disperse de g-Cube, ceea ce conduce la o creștere bruscă a rezistenței la 1250 MPa la d = 3. 5%. BrB2 bronz, BrBNT1,9 BrBNT1,7 și au o rezistență ridicată, elasticitate, rezistența la coroziune, rezistența la căldură, nemagnetic, cu siguranță intrinsecă (fără scânteie se produce la deschiderea contactului electric). Utilizate pentru fabricarea membranelor, arcuri, contacte electrice.

bronz de plumb. Plumbul este practic insolubil în cupru lichid. Prin urmare, după aliaje de solidificare constau din cristale de cupru și plumb incluziuni. Această structură asigură proprietăți de antifricțiune. Bronz BrS30 utilizat pentru producerea de lagăre de alunecare care funcționează la presiuni ridicate și viteze mari. Comparativ cu bronz staniu, conductivitatea termică este de 4 ori mai mult, deci este bine îndepărtează căldura generată prin frecare. Rezistența acestor bronzurile scăzute Sre MPa = 60, d = 4%.